Срочная публикация научной статьи
+7 995 770 98 40
+7 995 202 54 42
info@journalpro.ru
Клепцов Максим Викторович
магистрант,
Калинников Дмитрий Васильевич
Филатов Сергей Николаевич
СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ,
Институт цветных металлов и материаловедения,
Кафедра металлургии цветных металлов,
Россия, г. Красноярск
Одной из важнейших проблем алюминиевого производства является его энергоемкость. Доля затрат на электроэнергию при производстве алюминия доходит до 45 %. В этой связи развитие новых технологий алюминиевого производства требуется не только для повышения экологической безопасности, но и для снижения энергопотребления, а соответственно, снижения себестоимости алюминия, производимого в России.
В России при производстве одной тонны металла в электролизерах с предварительно обожженным анодами расходуется от 13000 до 14500 кВт·ч электроэнергии на тонну алюминия.
Процесс производства алюминия не очень энергоэффективен. Существуют три основные причины этого:
1. Сопротивление электролизёра создает энергию процесса, а также приводит к теплопотерям электролизера. Сопротивление высокое из-за омического сопротивления электролита и газовых пузырей, плюс сопротивлений в анодах и катоде.
2. Межполюсное расстояние (МПР) должно быть всегда выше определенного минимума во избежание снижения выхода по току из-за повышенной обратной реакции алюминия с CO2.
3. Теплопотери необходимы для поддержания гарнисажа в замерзшем состоянии, чтобы он защищал боковые стенки.
Существуют решения, направленные на снижение напряжения на электролизёре путем изменения конструкции электролизёра:
1. Аноды бóльших размеров и других конструкций анодных ниппелей и кронштейнов (для снижения анодной плотности тока, чтобы обеспечить больший ток и меньшее напряжение на электролизёре).
2. Аноды с пазами для улучшения дренажа газовых пузырей.
3. Совершенствование процедуры монтажа анодов (для минимизации перепадов внешнего напряжения).
4. Новые материалы для катодов (графитовые катодные блоки) и/или более длинные катодные блоки.
5. Изменение конструкции блюмсов и увеличение их размера (также применение меди в конструкции блюмсов).
6. Литье катодных ошиновок вместо их набивки для получения более низкого контактного сопротивления.
7. Более эффективные электрические соединения с более низкими перепадами напряжения.
С целью снижения удельного расхода электроэнергии на производство алюминия сырца предлагается использовать удлиненные обожженные аноды со скругленными нижними и боковыми гранями. Кроме измененной геометрической формы и размеров, анодные блоки должны иметь более глубокие пазы, относительно рядовых анодных блоков, применяемых на территории промплощадки «РУСАЛ Саяногорск».
Анодный блок имеет габариты 1550 мм·710 мм·625 мм. Пазы выполнены с наклоном, методом пиления обожжённых анодов дисковой пилой. Высота пропилов с противоположных сторон составляет 360 мм и 400 мм. Расстояние между пропилами 250 мм. Нижние и боковые вертикальные грани блока выполнены со скруглением радиусом 85мм по контуру. Ниппельные гнёзда имеют смещение относительно центра анодного блока по длине.
С целью поддержания энергетического баланса, на опытных электролизёрах необходимо повысить КО, а также увеличить высоту засыпки анодного массива на
В среднем ожидаются следующие показатели относительно электролизёров с типовыми анодными блоками:
— Снижение среднего напряжения на 103 мВ;
— Снижение расхода технологической электроэнергии на 329 кВт·ч/т;
— Увеличение цикла замены анодов: на
— Снижение расхода анодов: брутто на 9 кг/т, нетто на 12 кг/т.
Выводы
1. За счёт увеличения площади анода и увеличенной глубины пазов, использованием опытных анодов удастся снизить расход технологической электроэнергии.
2. Более высокие качественные характеристики опытных анодов позволят снизить расход анодов.
Список использованных источников